마리아 Baumgarten (IQ 바이오 플랫폼, 감염 의학, 룬 드 대학) 스캐닝 전자 현미경을 제공 하 고 수행에 대 한 인정 이다. 이 이는 이니셔티브의 일환으로는 유럽 제 3 공동 프로그래밍에 항균 성 저항 (JPIAMR) 전화 "전송 역학." 스웨덴 연구 위원회 Formas (2017-00100)에서 교부 금에 의해 지원 되었다 Funders 연구 설계, 해석, 쓰기, 작품을 게시 하는 원고, 제출, 또는 의사 결정의 준비에 전혀 역할을 했다.

1. 수정 유리 커버의 전표 (템플릿 우표)
<ol><li>유리 커버 전표를 청소 하려면 젖어 그들 순차적으로 1.0 M HCl, 이온된 수, NaOH의 1.0 M의 10 mL에 각각, 상 온에서 초음파 세탁 기술자의 각 단계에서 10 분.<ol>
<li>건조 질소 가스로 유리 커버 전표. 참고: 표지 전표 기체 질소의 흐름에서 증발에 의해 건조 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>10% (v/v), 3-아미노-틸-triethoxysilane (항) 1 시간 실 온에서 커버 유리 표면에 아미노 그룹을 소개 하는 것에 대 한 에탄올에서의 10 mL 해결책에서에서 청소 하 고 건조 커버 슬립을 담가.<ol>
<li>이온을 제거 된 물으로 커버 전표 린스.</li>
		<li>건조 질소 가스로 커버 전표.</li>
	</ol>
</li>
	<li>5% (v/v), 상 온6,15에서 표면에 아미노 그룹을 활성화 하려면 2 h의 10 m m 인산 버퍼 (pH 7.4)에 10 mL 해결책에서에서 항 수정 커버 슬립을 담가.<ol>
<li>10 m m 인산 버퍼 (pH 7.4)와 커버 슬립 표면에서 과잉도 제거 하기 위해 린스.</li>
		<li>건조 질소 가스로 커버 전표.</li>
	</ol>
</li>
	<li>1.0 mL 0.1 mg/mL 농도에서 10 m m 인산 버퍼 (pH 7.4)에 템플릿 (단백질/살 균 소) 솔루션의 준비. 참고: 0.1 mg 1.0 mL의 인산 염 버퍼 (10 m m, pH 7.4)에 단백질의 분해. 필요한 경우, 한 분 광 광도 계 (280 nm) 단백질 농도 결정 하는 데 사용할 수 있습니다.<ol>
<li>수정 된 커버 슬립에이 서식 파일 솔루션의 200 µ L를 삭제 하 고 하룻밤 4 ° C에서 품 어. 참고: 1-2 더 많은 템플릿 우표 특성 연구에 사용할 수를 준비 하는 초과 템플릿 솔루션을 사용할 수 있습니다.</li>
		<li>표면에서 언바운드 템플릿을 제거 하려면 10 m m 인산 버퍼 (pH 7.4)와 커버 슬립을 씻어. 참고: 전극, 린스에 그들을 씻어 30 인산 버퍼 (10 m m, pH 7.4) s.</li>
		<li>건조 질소 가스로 커버 전표. 참고: 표지 전표 중 합 단계에서 사용 될 때까지 4 ° C에서 저장 되어야 한다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2입니다. 용량 성 금 전극의 수정
<ol><li>전극을 청소, 순차적으로, 작은 비 커에 전극을 담가 (70%), 에탄올 5 mL를 포함 하 이온 물, 아세톤, 이온된 수, 산 성 피 솔루션 (3:1, H2이렇게4: H2O2, v/v), 그리고 이온 물, 상 온에서 초음파 세탁 기술자의 각 단계에서 10 분 동안 각각.<ol>
<li>건조 질소 가스와 전극.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tyramine의 electropolymerization를 수행 하기 위해 8 mL 10 m m 인산 버퍼 (pH 7.4) 포함 에탄올 (2 mL)15에서 10 mM tyramine 솔루션의 준비. 참고: tyramine 솔루션의 전체 볼륨 2 mL의 에탄올을 포함 하 여 총에서 8 mL 이어야 합니다.<ol>
<li>검사 순환 voltammetric (15 주기)는 잠재력을 다루는 potentiostat를 사용 하 여이 솔루션에서 범위 0-1.5 V (Ag/AgCl) 및 스캔 속도 50 mV/s30의.</li>
		<li>전극 이온된 물으로 린스.</li>
		<li>건조 질소 가스와 전극.</li>
	</ol>
</li>
	<li>30 mM acryloyl 염화 및 톨루엔에 30mm trimethylamine 포함 하는 솔루션에 전극을 담가 (V총 5 mL =) 실 온에서 하룻밤6,,1530.<ol>
<li>전극 이온된 물으로 린스. 참고: 염화 그리고 trimethylamine 잔류물 unreacted acryloyl의 더 나은 제거를 보장 하기 위해, 그것 또한 수는 이온된 수 후 NaOH와 표면 세척.</li>
		<li>건조 질소 가스와 전극.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 준비 서식 파일의 각 용량 성 금 전극
<ol><li>
살 균 소의 준비 표기 용량 성 금 전극
	<ol>
<li>이전에 중 합, 단위체 (N hydroxymethyl 아크릴 아 미드)와 10 m m 인산 버퍼 (pH 7.4)의 1 mL에 1:5 (mol/mol)의 비율로 cross-linker (폴 리 에틸렌 글리콜-400-dimethacrylate)를 포함 하는 단위체 솔루션을 준비 합니다. 참고: 포함 하는 단위체와 cross-linker 단위체 솔루션에서에서 사용할 수, 다른 비율 또는 단위체와 cross-linker 유형의 특정 상호 작용의 최적화에 대 한 서식 파일에 따라 변경 될 수 있습니다.</li>
		<li>사진-개시자의 1mg이이 솔루션에 추가 합니다. 참고: 경우는 합 UV 빛에서 수행, 다음 사진 초기자 사용 해야는 중 합을 시작 하. 자유 래 디 칼 중 합은 중 합 수행 하는 경우 초기자의 유형에 변경 되어야 합니다.</li>
		<li>수정된 금 전극의 표면에 금이 솔루션의 1.5 µ L 플라스틱 참고: 전극의 금 표면은 개요로 그림 1에 표시 됩니다.</li>
		<li>골드 전극 표면 위에 모노 머 솔루션 문의 서식 파일 스탬프를가지고.</li>
		<li>UV 중 합 개시 (365 nm, 400 W) 15 분31계속. 참고: UV 중 합은 중 합을 시작 하기 전에-25 ° C로 설정 되어 있는 냉각 캐비닛 내부 수행 됩니다. 그리고, 자외선 경화 시스템 켜져는 합 자외선 경화 시스템을 끄기 전에 15 분 동안 계속 된다.</li>
		<li>집게를 사용 하 여 표면에서 서식 파일 스탬프를 제거 합니다. 참고: 표면에서 서식 파일 스탬프를 제거 하는 동안 표면에 고분자 필름 손상 될 수 있습니다. 따라서, 스탬프 제거 되어야 합니다 표면에서 매우 신중 하 고 천천히 힘을 사용 하지 않고.</li>
		<li>전극 표면 이온된 물으로 린스 하 고 질소 가스로 건조.</li>
		<li>10 m m 1-dodecanethiol 전극 표면에 핀 홀을 커버 하기 위해 20 분에 대 한 에탄올에 준비의 1 mL에 전극을 담가.</li>
		<li>전극 이온된 물으로 헹 구 고 건조 한 질소 가스와 전극.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
단백질의 준비 표기 용량 성 금 전극
	<ol>
<li>중 합, 사전 준비 포함 하는 단위체 단위체 솔루션 (아크릴: 54 밀리 그램; N-hydroxymethylacrylamide: 140 µ L; N-isopropylacrylamide: 85.6 mg)와 cross-linker (methylenebisacrylamide: 9.5 mg) 울트라 순수 물30,32의 820 µ L에서.</li>
		<li>준비 5% (v/v) N, N, N', N'-tetramethylethyldiamine (TEMED) 울트라 순수 물에서.</li>
		<li>단위체 솔루션으로 TEMED 솔루션의 20 µ L을 추가 하 고 5 분 동안 질소 가스 제거.</li>
		<li>매우 순수한 물에 10% (w/v) 암모늄 persulphate (AP)를 준비 합니다.</li>
		<li>20 µ L APS 솔루션의 단위체 솔루션에 추가 합니다.</li>
		<li>수정된 금 전극 표면에 단위체 솔루션의 1.5 µ L 플라스틱</li>
		<li>서식 파일 스탬프 단위체 처리 표면 접촉을 가져.</li>
		<li>실 온에서 중 합을 시작 하 고 5 h 동안 계속. 참고: 단백질 각 인 금 전극, UV 중 합, 대신의 준비에 대 한 실 온 (25 ° C)에서 무료로 급진적인 합 APS TEMED 시작자 촉매로 사용 하 여 수행 됩니다.</li>
		<li>표면에서 서식 파일 스탬프 제거 신중 하 게 집게를 사용 하 여.</li>
		<li>전극 이온된 물으로 헹 구 고 건조 한 질소 가스.</li>
		<li>10 m m 1-dodecanethiol 전극 표면에 핀 홀을 커버 하기 위해 20 분에 대 한 에탄올에 준비의 1 mL에 전극을 담가.</li>
		<li>전극 이온된 물으로 헹 구 고 건조 한 질소 가스와 전극.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 전극 표면 스캐닝 전자 현미경 (SEM)의 특성
<ol><li>표본 탄소 접착 테이프를 가진 알루미늄 홀더에 탑재 합니다.</li>
	<li>10 nm 팔라듐/골드 전극 코트.</li>
	<li>SEM.와 전극 검사</li>
</ol>5. 실시간 용량 측정 서식 파일을 각 용량 성 금 전극
<ol><li>용량 성 바이오 센서를 통합 하는 전기 흐름 셀으로 찍힌된 용량 성 금 전극을 삽입 합니다.</li>
	<li>재생 버퍼 (25 m m 글리신-HCl, pH 2.5, 50 m m 트윈-20를 포함 하 여)와 1 L 실행 버퍼의 100 mL를 준비 (살 균 소에 대 한 각 인 시스템: 10 m m 인산 염, pH 7.4; 단백질을 각 시스템에 대 한: 50 mM Tris HCl, pH 7.4).</li>
	<li>시스템 및 실행 중인 버퍼 다시 25 분을 위한 시스템을 equilibrate를 다시 생성 하려면 재생 버퍼의 주입으로 분석을 시작 합니다.</li>
	<li>버퍼를 실행에 원하는 농도 범위에서 표준 서식 파일 솔루션을 준비 합니다. 참고: 먼저 0.1 mg 단백질, 또는 약 108 pfu 살 균 소, 1.0 mL 인산 버퍼 (10 m m 인산 염, pH 7.4)에 용 해 하 여 서식 파일 솔루션의 재고를 준비 합니다. 다음, 재고 솔루션에서 10 연속 10 희석 하 여 보정 곡선에 대 한 표준 솔루션을 준비 합니다. 이러한 솔루션 단계 5.5에서에서 용량 성 바이오 센서와 분석 될 것 이다. 단백질 농도 분 광 광도 계를 사용 하 여 측정 될 수 있다 (280 nm). 살 균 소 농도 측정 하기 위하여는 더블 레이어 agar 방법은 사용할 수 있습니다,이 설명에 내용을 이전19.</li>
	<li>최적의 조건에서 시스템을 순차적으로 이러한 표준 솔루션의 250 µ L를 주사 (유량: 100 µ L/min, 온도: 25 ° C). 참고:이 응용 프로그램에 표준 단백질 솔루션 준비 되었다 10-4 -10-14, x 1.0 x 1.0의 농도 범위에서 살 균 소 농도 범위 1.0 x 101 -105 pfu/mL x 1.0에에서 동안. 솔루션 주입 밸브에 배치 하 고 순차적으로 단일 주사기 펌프 및 멀티 포트 밸브를 통해 triplicates에서 샘플을 주입 시스템에 주입 했다. 각 인된 충 치에 서식 파일의 바인딩에서 발생 하는 표준 솔루션을 주입 후 커패시턴스에서 감소는 악기의 소프트웨어에 의해 자동으로 모니터링 됩니다.</li>
</ol>

<ol>
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K., Tameru, B., Samuel, T., Chin, B. 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저자는 공개 없다.

이 방법을 실시 하는 경우 프로토콜을 수행 하는 동안 고려 되어야 하는 몇 가지 중요 한 단계가 있다. 하나의 중요 한 단계는 산 성 피 솔루션 청소 단계가 이다. 2.1 단계는 10 분 이상 되지 않아야 합니다. 이러한 값 이전 최적화 되어 이후 단계 1.4 서식 파일 솔루션 0.1 mg/mL을 초과 해서는 안. 최적의 두께 얻기 위해 순환 voltametric 검사 15 사이클을 초과 해서는 안. 3.1.3 단계 1.5 µ L 최적화 된 값입니다. 이 값이 특정 유형의 전극에 대 한 높은 되지 않아야 합니다. UV 경화 시스템 400 W의 파워를 가지는 중 합 10 ~ 15 분의 최대 수행 합니다. APS (초기자) TEMED 후 솔루션에 추가 되 자 마자 다음 단계 즉각적인 중 합 (3.2.5 단계)를 피하기 위해 매우 신속 하 게 수행 되어야 합니다.
가장 중요 한 단계 중 하나는 자외선 중 합 후 템플릿 스탬프 표면에서의 제거 이다. 전극의 표면에 고분자 필름 수 있는 위험이 있다이 단계를 제대로 수행 되지 않습니다 경우 스탬프와 제거. 따라서, 중 합, 후 전극 및 물 해결책에서 위에 단백질 스탬프를 담가 다음 (단계 3.1.6) 표면에서 아주 천천히 그리고 신중 하 게 스탬프를 제거 하는 것이 좋습니다.
사용 하는 서식 파일을 기반으로, 수정 유형 및 단위체 사용 (기능 단위체와 cross-linker)의 비율에 생성 하는 높은 감도 점에서 평가 될 수 있습니다. 이 실험적으로 결정 되어야 합니다. 또한, 일반적으로 서식 파일 분자에의 선호도 바인딩을 포함 동시에 여러 다른 상호 작용을 한다. 따라서,이 문제 재생 단계 동안 발생할 수 있습니다. 바인딩된 서식 파일 표면에서 제대로 해제 되지 않습니다, 경우 추가 분석을 위해 전극의 재사용 영향을 미칠 수 있습니다이. 이러한 멀티 선호도 또한 약한 상호 작용을 통해 바인딩에서 발생할 수 있습니다. 이러한 시스템에서 일반적인 바인딩 시스템16의 선택도 부정적인 영향을 미칠 수 있는 장소를 걸릴 수 있습니다. 이러한 방법의 일반적인, 그리고 일반, 제한이 있습니다.
이러한 특정 제한 외에도 기존 방법에 비해 논의 방법의 많은 중요 한 이점이 있다. 리아스식, ELISAs, 및 fluorometric 측정은 매우 민감합니다, 그들은 레이블된 자료 (서식 파일 또는 검출기)의 사용은 바이오 센서는 완전히 레이블 없는 필요 합니다. 이 메서드는 또한 더 비싼 및 시간이 걸리는. 바이오 센서 접근 동일한 시간16에 다른 작곡에 MIPs의 급속 하 고, 병렬 합성 수 있습니다. 단지 약간 microliters 단위체 솔루션의 준비를 위한 필요 때문에, 비싼 또는 기타 제한 된 단위체를 사용 하는 경우 메서드를 사용 하면 편리 하다. 또한, 단일 성능 측정 전극30다른 기존의 방법 보다 훨씬 높은 성능에 큰 감소 없이 약 80 분석에 대 한 사용할 수 있습니다. 기존의 방법 또한 고통, 낮은 감도 선택도의 다양 한 각도에서 설명한 메서드를 사용 하면 검출 및 정량화 오후 범위에 분자의 높은 선택도를.
비용 효율성, 악기, 그리고 기존의 방법에 비해 짧은 시간에 민감한 실시간 감지 작동의 용이성 때문에 바이오 센서는 매우 유망한 포인트의 케어 탐지 시스템 필드 조건; 예를 들어, 환경 모니터링 및 응용 프로그램 개발 도상국. 질병의 진단에서 많은 응용 프로그램에서의 혈 청 등 복잡 한 혼합물에서 바이오 마커 실시간, 민감한, 선택, 및 급속 한 탐지 필요한15,25입니다. 여기, 바이오 센서의 견고성 및 감도 기존의 방법, 특히, 보다 우량 하다. 전염 성 요원의 탐지를 위해 특히 살 균 소는 최근 그들의 호스트 박테리아 특이성33,,3435인 바이오 센서에 대 한 대체 biorecognition 요소로 간주 됩니다. 살 균 소와 항 체의 교체 비용을 절감 하 고 안정성 더욱36증가 매우 유망 하다. 이러한 시스템은 또한 검색 및 환경에 및 임상 견본에서 특정 페이지의 정량화에 허용 됩니다. 살 균 소, 그리고 그들의 능력을 박테리아와 항생제 저항 유전자37,38transduce의 보급으로 인해 그러한 방법 내성 박테리아의 확산을 공부 하 고 유용할 수 있습니다.

생체의 정량화는 과학, 방사 면역 검정 법 (RIA) 또는 ELISA1같은 방법을 채용 시간 많은 다른 연구 분야에 사용 됩니다. 이러한 방법 중 일부는 레이블이 필요 방사성 또는 효소 시 약 분류 항 체/항 원, 노동 집약 및 복잡 한 절차2시간이 걸리는 게. 또한, 이러한 방법의 감도, 선택도, 견고성 충분 하지 않습니다 모든 분석; 특히 그들은 충분 하지 않습니다 attogram 수량 그림 수량3보다 분석할 필요가 있을 때. 이 위해 바이오 센서 얻고 있다 상당한 관심4,5, 특히 증가 된 견고성에 대 한 분자 각 인와 함께.
분자 각 인 polymerizing 템플릿6, 인공 인식 있는 사이트를 만드는 템플릿을7을 완벽 하 게 닮은 주위 기능 단위체에 의해 구멍을 만드는 방법에 의존 합니다. 이 기술은 바이오 센서8,,910biorecognition 요소 뿐만 아니라 여러 응용 프로그램, 약물 전달 시스템 등 분석 분리 사용 되었습니다. 그러나, 여전히 분자로 각 인된 고분자 (MIPs) 단백질 및 세포11,12같은 고분자 서식 파일의 디자인에 몇 가지 문제가 있습니다. 이 때문에, 많은 연구 자들은 따라서 대상 단백질12에 의해 인식 될 것 이다 표면 만드는 템플릿 단백질을 기판에 직접 각 인에 집중 했다. 큰 분자와 단백질을 포함 하는 어셈블리에 대 한 인식의 구멍을 고용에 대 한 사용이 표면 코팅 기술 microcontact13,14각 인 이라고 합니다. 두 표면 사이-서식 파일 스탬프와 고분자 지원-는 템플릿이 한 표면15,16, 흡착 및 접촉으로 가져 중 합에 따라 방법의 일반적인 절차는 단량체 처리 표면입니다. 이 방법으로 얇은 폴리머 필름 UV 중 합을 통해 지원에 형성 된다. 마지막으로, 서식 파일 제거 됩니다, 템플릿 찍힌된 전극의 표면에 특정 구멍 뒤에 남겨두고. 이 메서드는 일부 장점 찍힌된 분자의 감소 활동의 손실을 포함 한, 뿐만 아니라 필요한 매우 작은 양의 템플릿 분자는 각 인에 대 한 처리16,17. 따라서, 사용자의 선택의 어떤 템플릿을 대상으로 하는 센서 표면에 이러한 비용, 안정, 민감한, 그리고 선택적 서피스를 만들 수 있습니다.
바이오 센서는 단일 단백질 및 훨씬 더 큰 biomacromolecules, 바이러스 등의 검출에 대 한 사용할 수 있습니다. 최근 관심을 얻고 바이러스의 특정 그룹은 살 균 소는 박테리아를 감염 시키는 바이러스 이다. 살 균 소의 신속 하 고 중요 한 발견은 바이오 동안 중요 한 세균성 문화 살 균 소18의 감염을 결정 하기 위하여 의약품 프로세스. 살 균 소 검출에 대 한 가장 일반적으로 사용 되 생물 학적 분석 결과 더블 레이어 agar 방법19, 힘들고 시간이 소요. 원자 힘 현미경 (AFM)20, 간섭계21,22, 전기 화학 센서 시스템23, 등 여러 시도 바이러스 (살 균 소 포함)에 대 한 새로운 진단 도구 개발 되었습니다. 24. 일을 많이 하 고 운영 하 게 쉬운, 매우 민감한 실시간 측정15,25의 능력으로 그들의 이점 때문에 바이오 센서에 집중 되었습니다. 특정 유형의 바이오 센서 커패시턴스에서 변화를 기반으로 합니다. 이러한 용량 성 바이오 센서는 변화를 측정 하는 전기 화학 센서 유 전체 속성에는 분석 센서 표면에 biorecognition 요소와 상호 작용 하 때 일으키는 커패시턴스2,4 감소 . 용량 성 바이오 센서는 항 원, 항 체, 단백질, 및 중 금속 이온6,26,,2728같은 다양 한 analytes의 탐지를 위해 이용 되었다. 이러한 종류의 바이오 센서는29라벨 없이 고유의 속도, 높은 감도, 단순, 저렴 한 비용, 쉬운 조작, 그리고 실시간 측정 같은 많은 이점이 있다.
여기에 설명 된 방법은 탐지 및 정량화 어떤 라벨을 사용 하 여 필요 없이 매우 복잡 한 샘플에 낮은 풍부한 생체의 목적 이다. 특히, 기술은 다른 상업적으로 기존 악기를 정확 하 게 그들의 목표를 quantitate 실패 쓰이므로, atto picogram 범위의 가장 유용 하다.

<table><tbody><tr><td>Glass Cover slips</td><td>ThermoFisher</td><td>102222</td><td>protein stamp</td></tr><tr><td>HCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H1758-500ML</td><td>cleaning</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>72068-100ML</td><td>cleaning</td></tr><tr><td>Ultrasonic cleaner</td><td>Branson Ultrasonic</td><td>BRANSONIC M1800- E</td><td>cleaning</td></tr><tr><td>3-amino-propyl-triethoxysilane (APTES)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3648-100ML</td><td>modification</td></tr><tr><td>EtOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1009836010</td><td>rinsing/cleaning</td></tr><tr><td>glutaraldehyde</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5882-100ML</td><td>cross-linker</td></tr><tr><td>acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34850-1L-M</td><td>cleaning</td></tr><tr><td>H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;SO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>339741-100ML</td><td>piranha solution</td></tr><tr><td>H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H1009-500ML</td><td>piranha solution</td></tr><tr><td>tyramine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T90344-5G</td><td>modification</td></tr><tr><td>CompactStat</td><td>Ivium Technologies</td><td>CompactStat.h: 30mA@10V/3MHz</td><td>potentiostat</td></tr><tr><td>Platinum Counter Electrode Kit</td><td>Equilabrium</td><td>AFCTR5</td><td>potentiostat</td></tr><tr><td>Reference Electrode</td><td>Equilabrium</td><td>RREF0021</td><td>potentiostat</td></tr><tr><td>acryloyl chloride</td><td>EMD Millipore</td><td>8.00826.0100</td><td>modification</td></tr><tr><td>triethylamine</td><td>EMD Millipore</td><td>8.08352.0100</td><td>modification</td></tr><tr><td>toluene</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>244511-100ML</td><td>modification</td></tr><tr><td>N-hydroxymethyl acrylamide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>245801-100G</td><td>functional monomer</td></tr><tr><td>poly ethylene glycol-400-dimethacrylate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>409510-250ML</td><td>cross-linker</td></tr><tr><td>2-Hydroxy-4&amp;prime;-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>410896-50G</td><td>functional monomer</td></tr><tr><td>UV polymerizator</td><td>Dymax</td><td>Dymax 5000ECE</td><td>UV-polymerization</td></tr><tr><td>forceps</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z168777-1EA</td><td>consumable</td></tr><tr><td>1-dodecanethiol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>471364-100ML</td><td>blocking agent</td></tr><tr><td>acrylamide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3553-100G</td><td>functional monomer</td></tr><tr><td>N-hydroxymethylacrylamide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>245801-100G</td><td>functional monomer</td></tr><tr><td>N-isopropylacrylamide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>415324-50G</td><td>functional monomer</td></tr><tr><td>methylenebisacrylamide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>146072-500G</td><td>cross-linking monomer</td></tr><tr><td>N,N,N&#039;,N&#039;-tetrametyhlethyldiamine (TEMED)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T9281-25ML</td><td>catalyst</td></tr><tr><td>ammonium persulphate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3678-25G</td><td>initiator</td></tr><tr><td>Capacitive biosensor</td><td>CapSenze</td><td></td><td>Equipment</td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Merck</td><td>1042011000</td><td>regeneration buffer</td></tr><tr><td>Tween-20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9416-50ML</td><td>regeneration buffer</td></tr><tr><td>Trizma base</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>93352-1KG</td><td>running buffer</td></tr><tr><td>Na2HPO4&amp;nbsp;&amp;bull; 2H2O</td><td>Calbiochem</td><td>567547-1KG</td><td>running buffer</td></tr><tr><td>NaH2PO4&amp;nbsp;&amp;bull; 2H2O</td><td>Calbiochem</td><td>567549-1KG</td><td>running buffer</td></tr><tr><td>DELPHI correlative light and electron microscope</td><td>Phenom-World</td><td></td><td>equipment</td></tr><tr><td>Capacitive gold electrodes</td><td>CapSenze Biosystems</td><td></td><td>consumables</td></tr><tr><td>2,2&#039;-azobis(2-methypropionitrile)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>441090-25G</td><td>photo-initiator</td></tr><tr><td>CapSenze Smart Software</td><td>CapSenze Biosystems</td><td></td><td>software program</td></tr></tbody></table>

ultrasensitive detection of biomarkers by using a molecular imprinting based capacitive biosensor

감지 하 여 복잡 한 솔루션에 쓰이므로 quantitate 능력 항상 자연 과학; 내에서 매우 인기 있다 생체, 오염 물질, 그리고 관심의 다른 분자의 탐지를 위해 사용 되 고. 이 목적을 위해 일반적으로 사용 되는 기술 되는 효소 연결 된 Immunosorbent 분석 결과 (ELISA), 어디 자주 한 항 체는 특정 대상 분자 향해 이동 하 고 기본 항 체의 검출에 사용 되는 두 번째 레이블이 항 체, 수은 연구 biomolecule의 절대 정량화입니다. 그러나, 인식 요소 항 체의 사용 제한 방법;의 견고성 사용 하 여 필요 마찬가지로 분자 분류. 이러한 한계를 극복 하기 위해 분자 각 인 구현 되었습니다, 인공 인식 사이트 템플릿 분자를 보완 만들고 obsoleting 초기 바인딩에 대 한 항 체를 사용 하 여의 필요성. 또한, 더 높은 감도 위한 보조 분류 항 체 바이오 센서는 대상 분자의 정량화에 대 한 커패시턴스에 의존 하 여 교체할 수 있습니다. 이 프로토콜에서 우리 감지 하 여 신속 하 고 레이블 없는 감도 크게는 ELISA 등 일반적으로 사용된 탐지 시스템 보다 더 복잡 한 샘플에 낮은 풍부한 생체 (단백질과 바이러스)을 quantitate 메서드를 설명 합니다. 이 모든 커패시턴스 바이오 센서와 함께에서 분자 각 인에 의해 중재 됩니다.

그림 1, 회로도 따라 프로토콜에 따라 맨 골드 전극은 biomacromolecule의 구조를 나타내는 서식 파일 각 인 것 이다. 이 전극은 용량 성 바이오 센서 (그림 2) 커패시턴스는 서식 파일의 바인딩 시에 전극에 서식 파일의 안정적인 응용 프로그램 및 변화의 측정을 허용에 적용할 수 있습니다.
용량 성 바이오 센서의 도식 대표는 그림 2에 표시 됩니다. 흐름 세포로 재생 하는 동안 실행 중인 버퍼 (10 m m 인산 염, pH 7.4), 그리고 재생 버퍼 (25 m m 글리신-HCl, pH 2.5)의 연속 주입에 대 한 책임 centris 펌프는 그림에서 명확 하 게 볼 수 있습니다. 작업, 기준, 및 카운터 전극 흐름 셀에 의하여 이루어져 있다. 분사 밸브는 degasser 먼저 통과 표준 단백질/살 균 소 솔루션의 구성 후 시스템에 순차적으로 주입 하는 고. 최대한 빨리 솔루션 흐름 셀에 삽입 된 작업 전극에 도달, 결과 실시간으로 모니터링 됩니다. 커패시턴스 값은 컴퓨터 화면에는 sensorgrams에 따라 등록할 수 있습니다.
그림 3 및 그림 4 베어와 찍힌 골드 전극의 표면 사이의 차이 묘사. 이 특성화 단계는 각 인 후에 전극의 표면 거칠기로 본 고분자 충 치 확인 해야 합니다. 떨어져 SEM, AFM, 접촉 각 측정를 포함 하 여 다른 특성화 방법 있다 ellipsometry 등, 각 인 후 표면 특성을 사용할 수 있습니다. 이 방법으로 그것 수 지켜질 각 인 과정은 성공 하 고 템플릿 구멍 표면에 형성 된다. 이러한 충 치 내에서 서식 파일은 높은 특이성 및 선호도 바인딩할 수 있습니다.
지난 5 읽기의 평균 소프트웨어에 의해 자동으로 계산 된 용량 성 시스템에 표준 솔루션을 주입 후 고 캘리브레이션 그래프의 농도 대 용량 변화를 그려서 가져온는 분석입니다. 등록 된 커패시턴스에서 감소는 서식 파일의 바인딩에서 일어났다. 골드 전극에 바인딩되는 더 분자 표면, 높은 총 커패시턴스에서 감소 용량 측정의 일반적인 원칙에 따라. 그림 5 와 그림 6 그는 분석의 농도 증가 ΔC 증가 예상 대로 표시. (는 시스템은 특정 대상의 검출에 대 한 유용한 농도 범위는) 동적 범위와 감지 (LOD)의 한계는 이러한 그래프를 분석 하 여 평가할 수 있습니다. 그림 6에 따라 살 균 소 각 용량 성 바이오 센서 10의 농도 범위에서 살 균 소 감지할 수1 -105 pfu/mL,이 연구에서 10 pfu/mL의 LOD 값. 그림 5 와 그림 6 도 같은 간격에 보정 곡선을 측정의 필요성 강조 서식 파일 농도에 필요한 가정, 선형 회귀의 농도 ( 에 다를 수 있습니다 이후 그림 5), 또는 다른 슬로프 (그림 6). 또한 주목 해야 한다는 낮은 농도 사용, 시스템 변동 (샘플, 공기 초안, 등탁도), 매우 민감한 이며 따라서, 적어도 실행 되도록 것이 좋습니다 포함 outliers의 가능성을 줄이기 위해 triplicates . 그림 6에서 보듯이 같은 이유로 표준 편차는 매우 희석된 샘플에 대 한 매우 중요 한 수 있습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57208/57208fig1.jpg"> 그림 1 . Microcontact 메서드를 각 인 도식 표현. 유리 커버 전표 (템플릿 우표)의 (A) 준비 (B) 준비 용량 성 금 전극의 UV 중 합, 및 (D)를 통해 금 전극 표면에 서식 파일의 (C) microcontact 각 인 전극 표면에서 서식 파일의 제거 (Ertürk 외., 생명 공학 보고서 2014 (3)에서 재현: 허가 65-72). <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57208/57208fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57208/57208fig2.jpg"> 그림 2. 용량 성 바이오 센서의 도식 대표. 이 연구에 사용 된 용량 성 바이오 센서의 일반적인 레이아웃 (Ertürk 외., 생명 공학 보고서 2014 (3)에서 재현: 허가 65-72). <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57208/57208fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57208/57208fig3.jpg"> 그림 3. 단백질의 전자 현미경 스캐닝 각 전극 인. (A) 맨 골드 전극의 SEM 이미지 (눈금 막대 = 20 µ m), 그리고 (B)는 단백질 각 용량 성 금 전극 (눈금 막대 = 10 µ m). <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57208/57208fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57208/57208fig4.jpg"> 그림 4. 살 균 소의 전자 현미경 스캐닝 각 전극 인. 맨 골드 전극의 SEM 이미지 (눈금 막대 = 20 µ m) (A), 그리고는 살 균 소 각 용량 성 금 전극 다른 배율 (x, 눈금 막대 6600 = 10 µ m) (B), 11, 500 X, 규모 및 바 = 5 µ m) (C); 화살표 표시 준수 살 균 소). <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57208/57208fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57208/57208fig5.jpg"> 그림 5. 교정 그래프에 대 한 버퍼 구성의 효과. 최적의 조건에서 단백질 농도 대 커패시턴스에서 변화를 보여주는 캘리브레이션 그래프 (실행 버퍼: 50 mM Tris HCl, pH 7.4; 재생 버퍼: 25mm 글리신-HCl, pH 2.5 포함 50 m m 트윈-20; 유량: 100 µ L/min, 샘플 볼륨: 250 µ L; T: 25 ° C)입니다. <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57208/57208fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57208/57208fig6.jpg"> 그림 6. 큰 biomacromolecules에 대 한 대표적인 보정 곡선. 최적의 조건에서 살 균 소 농도 대 커패시턴스에서 변화를 보여 주는 교정 그래프 (실행 버퍼: 10 m m 인산 염, pH 7.4; 재생 버퍼: 25mm 글리신-HCl, pH 2.5 포함 50 m m 트윈-20; 유량: 100 µ L/min, 샘플 볼륨: 250 µ L; T: 25 ° C) <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57208/57208fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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Ultrasensitive Detection of Biomarkers by Using a Molecular Imprinting Based Capacitive Biosensor

여기, 선물이 커패시턴스 바이오 센서와 함께에서 각 인 분자를 사용 하 여 복잡 한 솔루션에서 검색 및 낮은 풍부한 분자의 정량화에 대 한 프로토콜.

분자 각 인을 사용 하 여 생체의 磁 검출 용량 성 바이오 센서 기반

The ability to detect and quantitate biomolecules in complex solutions has always been highly sought-after within natural science; being used for the ...

ultrasensitive-detection-biomarkers-using-molecular-imprinting-based

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

11.9K 조회수.  Lund University. 여기, 선물이 커패시턴스 바이오 센서와 함께에서 각 인 분자를 사용 하 여 복잡 한 솔루션에서 검색 및 낮은 풍부한 분자의 정량화에 대 한 프로토콜.

비디오: Ultrasensitive Detection of Biomarkers by Using a Molecular Imprinting Based Capacitive Biosensor

Highly Sensitive and Quantitative Detection of Proteins and Their Isoforms by Capillary Isoelectric Focusing Method

Immunoblotting has become a routine technique in many laboratories for protein characterization from biological samples. The following protocol provides an alternative strategy, capillary isoelectric focusing (cIEF), with many advantages compared to conventional immunoblotting. This is an antibody-based, automated, rapid, and quantitative method in which a complete western blotting procedure takes place inside an ultrathin capillary. This technique does not require a gel to transfer to a membrane, stripping of blots, or x-ray films, which are typically required for conventional immunoblotting. Here, proteins are separated according to their charge (isoelectric point; pI), using less than a microliter (400 nL) of total protein lysate. After electrophoresis, proteins are immobilized onto the capillary walls by ultraviolet light treatment, followed by primary and secondary (horseradish peroxidase (HRP) conjugated) antibody incubation, whose binding is detected through enhanced chemiluminescence (ECL), generating a light signal that can be captured and recorded by a charge-coupled device (CCD) camera. The digital image can be analyzed and quantified (peak area) using software. This high throughput procedure can handle 96 samples at a time; is highly sensitive, with protein detection in the picogram range; and produces highly reproducible results because of automation. All of these aspects are extremely valuable when the quantity of samples (e.g., tissue samples and biopsies) is a limiting factor. The technique has wider applications as well, including screening of drugs or antibodies, biomarker discovery, and diagnostic purposes.

Capillary isoelectric focusing is an antibody-based, ultrasensitive, high throughput technique, enabling detailed characterization of proteins and their isoforms from extremely small biological samples. The following describes a protocol for detection and quantification of specific proteins and their isoforms in an automated and robotized manner.

단백질 및 모 세관 전자 초점 방법으로 그들의 Isoforms의 매우 민감하고 정량적 검출

Immunoblotting has become a routine technique in many laboratories for protein characterization from biological samples. The following protocol provides ...

연구

생화학

A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration of pre-processing steps. Utilizing these devices towards the analysis of DNA hybridization events is important because it offers a technology for real time assessment of biomarkers at the point-of-care for various diseases. However, when the device footprint decreases the dominance of various physical phenomena increases. These phenomena influence the fabrication precision and operation reliability of the device. Therefore, there is a great need to accurately fabricate and operate these devices in a reproducible manner in order to improve the overall performance. Here, we describe the protocols and the methods used for the fabrication and the operation of a microfluidic-based electrochemical biochip for accurate analysis of DNA hybridization events. The biochip is composed of two parts: a microfluidic chip with three parallel micro-channels made of polydimethylsiloxane (PDMS), and a 3 x 3 arrayed electrochemical micro-chip. The DNA hybridization events are detected using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis. The EIS analysis enables monitoring variations of the properties of the electrochemical system that are dominant at these length scales. With the ability to monitor changes of both charge transfer and diffusional resistance with the biosensor, we demonstrate the selectivity to complementary ssDNA targets, a calculated detection limit of 3.8 nM, and a 13% cross-reactivity with other non-complementary ssDNA following 20 min&#160;of incubation. This methodology can improve the performance of miniaturized devices by elucidating on the behavior of diffusion at the micro-scale regime and by enabling the study of DNA hybridization events.

We present a microfluidic-based electrochemical biochip for DNA hybridization detection. Following ssDNA probe functionalization, the specificity, sensitivity, and detection limit are studied with complementary and non-complementary ssDNA targets. Results illustrate the influence of the DNA hybridization events on the electrochemical system, with a detection limit of 3.8 nM.

라벨없는 DNA의 혼성화 분석 용 미세 유체 기반 전기 바이오칩

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration ...

생체공학

Fully Automated Centrifugal Microfluidic Device for Ultrasensitive Protein Detection from Whole Blood

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform for reduced sample volume and assay time as well as full automation are required for potential use in point-of-care-diagnostics. Recently, we have demonstrated ultrasensitive detection of serum proteins, C-reactive protein (CRP) and cardiac troponin I (cTnI), utilizing a lab-on-a-disc composed of TiO2 nanofibrous (NF) mats. It showed a large dynamic range with femto molar (fM) detection sensitivity, from a small volume of whole blood in 30 min. The device consists of several components for blood separation, metering, mixing, and washing that are automated for improved sensitivity from low sample volumes. Here, in the video demonstration, we show the experimental protocols and know-how for the fabrication of NFs as well as the disc, their integration and the operation in the following order: processes for preparing TiO2 NF mat; transfer-printing of TiO2 NF mat onto the disc; surface modification for immune-reactions, disc assembly and operation; on-disc detection and representative results for immunoassay. Use of this device enables multiplexed analysis with minimal consumption of samples and reagents. Given the advantages, the device should find use in a wide variety of applications, and prove beneficial in facilitating the analysis of low abundant proteins.

This protocol demonstrates how to achieve femto molar detection sensitivity of proteins in 10 &#181;L of whole blood within 30 min. This can be achieved by using electrospun nanofibrous mats integrated in a lab-on-a-disc, which offers high surface area as well as effective mixing and washing for enhanced signal-to-noise ratio.

전혈에서 고감도 단백질 검출을위한 완전 자동화 된 원심 미세 유체 장치

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform ...

Rapid Homogeneous Detection of Biological Assays Using Magnetic Modulation Biosensing System

A magnetic modulation biosensing system (MMB) [1,2] rapidly and homogeneously detected biological targets at low concentrations without any washing or separation step. When the IL-8 target was present, a 'sandwich'-based assay attached magnetic beads with IL-8 capture antibody to streptavidin coupled fluorescent protein via the IL-8 target and a biotinylated IL-8 antibody. The magnetic beads are maneuvered into oscillatory motion by applying an alternating magnetic field gradient through two electromagnetic poles. The fluorescent proteins, which are attached to the magnetic beads are condensed into the detection area and their movement in and out of an orthogonal laser beam produces a periodic fluorescent signal that is demodulated using synchronous detection. The magnetic modulation biosensing system was previously used to detect the coding sequences of the non-structural Ibaraki virus protein 3 (NS3) complementary DNA (cDNA) [2]. The techniques that are demonstrated in this work for external manipulation and condensation of particles may be used for other applications, e.g. delivery of magnetically-coupled drugs in-vivo or enhancing the contrast for in-vivo imaging applications.

Magnetic modulation biosensing system is utilized to rapidly, sensitively and simply detect biological assays, such as DNA molecules and proteins.

자기 변조 Biosensing 시스템을 사용하여 생물 학적 Assays의 급속한 동차 검색

A magnetic modulation biosensing system (MMB) [1,2] rapidly and homogeneously detected biological targets at low concentrations without any washing or ...

생물학

Exploring Biomolecular Interaction Between the Molecular Chaperone Hsp90 and Its Client Protein Kinase Cdc37 using Field-Effect Biosensing Technology

Biomolecular interactions play versatile roles in numerous cellular processes&#160;by regulating and coordinating functionally relevant biological events. Biomolecules such as proteins, carbohydrates, vitamins, fatty acids, nucleic acids, and enzymes are fundamental building blocks of living beings; they assemble into complex networks in biosystems to synchronize a myriad of life events. Proteins typically utilize complex interactome networks to carry out their functions; hence it is mandatory to evaluate such interactions to unravel their importance in cells at both cellular and organism levels. Toward this goal, we introduce a rapidly emerging technology, field-effect biosensing (FEB), to determine specific biomolecular interactions. FEB is a benchtop, label-free, and reliable biomolecular detection technique to determine specific interactions and uses high-quality electronic-based biosensors. The FEB technology can monitor interactions in the nanomolar range due to the biocompatible nanomaterials used on its biosensor surface. As a proof of concept, the protein-protein interaction (PPI) between heat shock protein 90 (Hsp90) and cell division cycle 37 (Cdc37) was elucidated. Hsp90 is an ATP-dependent molecular chaperone that plays an essential role in the folding, stability, maturation, and quality control of many proteins, thereby regulating multiple vital cellular functions. Cdc37 is regarded as a protein kinase-specific molecular chaperone, as it specifically recognizes and recruits protein kinases to Hsp90 to regulate their downstream signal transduction pathways. As such, Cdc37 is considered a co-chaperone of Hsp90. The chaperone-kinase pathway (Hsp90/Cdc37 complex) is hyper-activated in multiple malignancies promoting cellular growth; therefore, it is a potential target for cancer therapy. The present study demonstrates the efficiency of FEB technology using the Hsp90/Cdc37 model system. FEB detected a strong PPI between the two proteins (KD values of 0.014 &#181;M, 0.053 &#181;M, and 0.072 &#181;M in three independent experiments). In summary, FEB is a label-free and cost-effective PPI detection platform, which offers fast and accurate measurements.

Field-effect biosensing (FEB) is a label-free technique for detecting biomolecular interactions. It measures the electric current through the graphene biosensor to which the binding targets are immobilized. The FEB technology was used to evaluate biomolecular interactions between Hsp90 and Cdc37 and a strong interaction between the two proteins was detected.

필드 이펙트 바이오센싱 기술을 이용한 분자 샤페론 Hsp90과 클라이언트 단백질 키나제 Cdc37 사이의 생체분자 상호작용 탐구

Biomolecular interactions play versatile roles in numerous cellular processes&#160;by regulating and coordinating functionally relevant biological events. ...

The Use of a &#946;-lactamase-based Conductimetric Biosensor Assay to Detect Biomolecular Interactions

Biosensors are becoming increasingly important and implemented in various fields such as pathogen detection, molecular diagnosis, environmental monitoring, and food safety control. In this context, we used &#946;-lactamases as efficient reporter enzymes in several protein-protein interaction studies. Furthermore, their ability to accept insertions of peptides or structured proteins/domains strongly encourages the use of these enzymes to generate chimeric proteins. In a recent study, we inserted a single-domain antibody fragment into the Bacillus licheniformis BlaP &#946;-lactamase. These small domains, also called nanobodies, are defined as the antigen-binding domains of single chain antibodies from camelids. Like common double chain antibodies, they show high affinities and specificities for their targets. The resulting chimeric protein exhibited a high affinity against its target while retaining the &#946;-lactamase activity. This suggests that the nanobody and &#946;-lactamase moieties remain functional. In the present work, we report a detailed protocol that combines our hybrid &#946;-lactamase system to the biosensor technology. The specific binding of the nanobody to its target can be detected thanks to a conductimetric measurement of the protons released by the catalytic activity of the enzyme.

In this work, we report a new method to study protein-protein interactions using a conductimetric biosensor based on the hybrid &#946;-lactamase technology. This method relies on release of protons upon hydrolysis of &#946;-lactams.

바이오 상호 작용을 검출 하는 β-lactamase 기반 Conductimetric 바이오 센서 분석 결과의 사용

Biosensors are becoming increasingly important and implemented in various fields such as pathogen detection, molecular diagnosis, environmental ...

Using Extraordinary Optical Transmission to Quantify Cardiac Biomarkers in Human Serum

For a biosensing platform to have clinical relevance in point-of-care (POC) settings, assay sensitivity, reproducibility, and ability to reliably monitor analytes against the background of human serum are crucial.
Nanoimprinting lithography (NIL) was used to fabricate, at a low cost, sensing areas as large as 1.5 mm x 1.5 mm. The sensing surface was made of high-fidelity arrays of nanoholes, each with an area of about 140 nm2. The great reproducibility of NIL made it possible to employ a one-chip, one-measurement strategy on 12 individually manufactured surfaces, with minimal chip-to-chip variation. These nanoimprinted localized surface plasmon resonance (LSPR) chips were extensively tested on their ability to reliably measure a bioanalyte at concentrations varying from 2.5 to 75 ng/mL amidst the background of a complex biofluid-in this case, human serum. The high fidelity of NIL enables the generation of large sensing areas, which in turn eliminates the need for a microscope, as this biosensor can be easily interfaced with a commonly available laboratory light source. These biosensors can detect cardiac troponin in serum with a high sensitivity, at a limit of detection (LOD) of 0.55 ng/mL, which is clinically relevant. They also show low chip-to-chip variance (due to the high quality of the fabrication process). The results are commensurable with widely used enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)-based assays, but the technique retains the advantages of an LSPR-based sensing platform (i.e., amenability to miniaturization and multiplexing, making it more feasible for POC applications).

This work describes a nanoimprinting lithography method to fabricate high-quality sensing arrays that work on the principle of extraordinary optical transmission. The biosensor is low-cost, robust, easy to use, and can detect cardiac troponin I in serum at clinically relevant concentrations (99th percentile cutoff &#8764;10-400 pg/mL, depending on the assay).

특별 한 광학 전송 인간의 혈 청에 심장 Biomarkers 척도를 사용 하 여

For a biosensing platform to have clinical relevance in point-of-care (POC) settings, assay sensitivity, reproducibility, and ability to reliably monitor ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An easy-to-use and low-cost sensor platform is highly desired to measure various types of analytes (e.g., biomarkers, hormones, and drugs) quantitatively and specifically. For this reason, dry film photoresist technology - enabling cheap, facile, and high-throughput fabrication - was used to manufacture the microfluidic biosensor presented here. Depending on the bioassay used afterwards, the versatile platform is capable of detecting various types of biomolecules. For the fabrication of the device, platinum electrodes are structured on a flexible polyimide (PI) foil in the only clean-room process step. The PI foil serves as a substrate for the electrodes, which are insulated with an epoxy-based photoresist. The microfluidic channel is subsequently generated by the development and lamination of dry film photoresist (DFR) foils onto the PI wafer. By using a hydrophobic stopping barrier in the channel, the channel is separated into two specific areas: an immobilization section for the enzyme-linked assay and an electrochemical measurement cell for the amperometric signal readout.
The on-chip bioassay immobilization is performed by the adsorption of the biomolecules to the channel surface. The glucose oxidase enzyme is used as a transducer for electrochemical signal generation. In the presence of the substrate, glucose, hydrogen peroxide is produced, which is detected at the platinum working electrode. The stop-flow technique is applied to obtain signal amplification along with rapid detection. Different biomolecules can quantitatively be measured by means of the introduced microfluidic system, giving an indication of different types of diseases, or, in regard to therapeutic drug monitoring, facilitating a personalized therapy.

A microfluidic biosensor platform was designed and fabricated using low-cost dry film photoresist technology for the rapid and sensitive quantification of various analytes. This single-use system allows for the electrochemical readout of on-chip-immobilized enzyme-linked assays by means of the stop-flow technique.

드라이 필름 포토 레지스트 기반 전기 화학 미세 바이오 센서 플랫폼: 장치 제작, 온 칩 시험 준비 및 시스템 운영

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Time-Resolved In Vivo Measurement of Neuropeptide Dynamics by Capacitive Immunoprobe in Porcine Heart

The ability to measure biomarkers in vivo relevant to the assessment of disease progression is of great interest to the scientific and medical communities. The resolution of results obtained from current methods of measuring certain biomarkers can take several days or weeks to obtain, as they can be limited in resolution both spatially and temporally (e.g., fluid compartment microdialysis of interstitial fluid analyzed by enzyme-linked immunosorbent assay [ELISA], high-performance liquid chromatography [HPLC], or mass spectrometry); thus, their guidance of timely diagnosis and treatment is disrupted. In the present study, a unique technique for detecting and measuring peptide transmitters in vivo through the use of a capacitive immunoprobe biosensor (CI probe) is reported. The fabrication protocol and in vitro characterization of these probes are described. Measurements of sympathetic stimulation-evoked neuropeptide Y (NPY) release in vivo are provided. NPY release is correlated to the sympathetic release of norepinephrine for reference. The data demonstrate an approach for the fast and localized measurement of neuropeptides in vivo. Future applications include intraoperative real-time assessment of disease progression and minimally invasive catheter-based deployment of these probes.

Time-Resolved In Vivo Measurement of Neuropeptide Dynamics by Capacitive Immunoprobe in Porcine Heart

Established immunochemical methods to measure peptide transmitters in vivo rely on microdialysis or bulk fluid draw to obtain the sample for offline analysis. However, these suffer from spatiotemporal limitations. The present protocol describes the fabrication and application of a capacitive immunoprobe biosensor that overcomes the limitations of the existing techniques.

돼지 심장에서 용량 성 면역 프로브에 의한 신경 펩티드 역학의 시간 해결 생체 내 측정

The ability to measure biomarkers in vivo relevant to the assessment of disease progression is of great interest to the scientific and medical ...

Dynamic Multiparameter Platelet Function Assessment Using a Capacitive Biosensor

Platelets play a fundamental role in blood clotting through a series of regulated responses, including adhesion, spreading, granular secretion, aggregation, and cytoskeletal contraction. However, current assays are limited to partial analysis of platelet function under non-physiological conditions. Thus, an improved assay that reflects the dynamic and multifaceted nature of platelet function in physiological settings is necessary. In this context, a novel approach is introduced to measure several key parameters related to platelet function in a more physiologically relevant ex vivo semi-rigid microenvironment compared to traditional assays. This method utilizes an advanced electrical biosensor, the membrane capacitance sensor (MCS), which provides unique insights into the clotting process through three distinct readouts. These readouts are highly sensitive to variations in platelet count, stimulation intensity, and specific activation pathways. As a purely electrical sensing platform, the MCS demonstrates significant potential as a diagnostic tool for detecting primary hemostatic function disorders, evaluating the efficacy of therapeutic treatments, and advancing the broader understanding of the roles of platelets in hemostasis and thrombosis.

A protocol for a novel dynamic multiparameter platelet functional assay using a capacitive biosensor is presented here. This approach, designed within a semi-rigid microenvironment to enhance physiological relevance, provides three output parameters sensitive to platelet count, stimulation strengths, and activation pathways.